第一章力物体的平衡复习一、力的分类1.按性质分重力(万有引力)、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力……(按现代物理学理论,物体间的相互作用分四类:长程相互作用有引力相互作用、电磁相互作用;短程相互作用有强相互作用和弱相互作用。宏观物体间只存在前两种相互作用。)2.按效果分压力、支持力、拉力、动力、阻力、向心力、回复力……图1-1图1-23.按产生条件分场力(非接触力)、接触力。4.弹力的方向*压力、支持力的方向总是垂直于接触面。*绳对物体的拉力总是沿着绳收缩的方向。*杆对物体的弹力不一定沿杆的方向。5.胡克定律图1-3*F=kx,还可以表示成ΔF=kΔx,既弹簧弹力的改变量和弹簧形变量的改变量成正比。*“硬”弹簧,是指弹簧的k值大。(同样的力F作用下形变量Δx小)图1-3中两物体重分别为G1、G2,两弹簧劲度分别为k1、k2,弹簧两端与物体和地面相连。用竖直向上的力缓慢向上拉G1,最后平衡时拉力F=G1+2G2,求该过程系统重力势能的增量。()图1-4图1-56.滑动摩擦力*F=μFN中的FN不一定等于重力G。(图1-4中FN=Fsinα-G)7.静摩擦力图1-6*不能用滑动摩擦定律计算。0<Ff≤Fm,其最大值可认为等于滑动摩擦力,既Fm=μFN。(图1-5为两个相同木块A、B,AB间最大静摩擦力Fm=5N,水平面光滑。拉力F至少多大,AB才会相对滑动?答案:10N。)8.摩擦力方向和物体运动方向可成任意角度例如小车向右加速运动,物体沿车后壁匀速下滑,物体受的摩擦力竖直向上,而运动方向不断改变。(轨迹为抛物线)
9.弹力和摩擦力都是被动力弹力、摩擦力的大小和方向都由物体的受力情况和运动情况共同决定。二、力的合成与分解1.矢量的合成与分解都遵从平行四边形法则(可简化成三角形法则)图1-7(a)图1-7(b)*平行四边形法则实质上是等效替换的法则。一个矢量的作用效果和另外几个矢量共同作用的效果相同,就可以用这一个矢量代替那几个矢量,也可以用那几个矢量代替这一个矢量,而不改变原来的作用效果。图1-82.应用举例例1.A的质量是m,A、B始终相对静止沿水平面向右运动。当a=0时和a=0.75g时,B对A的作用力FB各多大?分析:B对A的作用力FB是B对A的支持力和摩擦图1-9力的合力。而A的重力和FB的合力是ma。(a=0时FB=mg,方向竖直向上;a=0.75g时FB=1.25mg,方向与竖直方向成37o角斜向右上方。FB与斜面倾角的大小无关。)例2.质量为m电荷为q的小球在匀强电场中由静止释放后沿直线OP运动。所加匀强电场的电场强度E的最小值是多少?分析:小球所受合力方向必为OP方向,用三角形法则重力竖直向下,从M点开始画电场力,其终点应在OP上。不难看出,当电场力垂直与OP时E最小,等于。例3.轻绳总长l,用轻滑轮悬挂重G的物体。绳能承受的最大拉力是2G。图1-10将B缓慢向右移动d而使绳不断,求d的最大值。分析:用菱形求解。由相似形知识可得:d∶l=∶4,所以d最大为。三、物体的受力分析1.明确研究对象研究对象既可以是某一个物体,也可以是相互接触而且保持相对静止的若干个物体。研究对象确定以后,只分析研究对象以外的物体施予研究对象的力既外力
不分析研究对象施予外界的力。2.找力的顺序必须是先场力(包括重力、电场力、磁场力),后接触力;接触力中必须先弹力,后摩擦力(有弹力的接触面之间才可能有摩擦力)。图1-113.只画性质力,不画效果力4.需要合成或分解时,必须画出相应的平行四边形例1.如图,A静止在水平面上,B、C质量分别为M、m,始终保持相对静止共同沿斜面下滑B的上表面保持水平。A、B间的动摩擦因数为μ。(1)匀速下滑,(2)加速下滑。求B、C所受各力。分析:(1)分析B与A间的弹力和摩擦力时,以BC整体为对象较好。图1-12(a)(2)先以BC整体为对象求A对B的弹力、摩擦力,并求出a,再以C为对象求B、C间的弹力、摩擦力。例2.小球质量m电荷+q,沿水平绝缘杆以初速度v向右滑动,球与杆间的动摩擦因数为μ。试分析小球以后的运动情况。分析:先分析场力。重力G=mg方向向下,洛伦兹图1-12(b)力F=qvB方向向上。弹力的大小、方向取决于v和的大小关系。须分三种情况讨论。当v>时,在摩擦力作用下,v、F、FN、Ff都减小,到v=时达到平衡而做匀速运动;当V